(57)【要約】    【課題】  アルミニウム成分を含む紙廃材を有効にマテリアルリサイクルに供し、アルミニウム成分も、製紙原料として有効利用可能な化合物や、水処理用薬剤として有効利用できる化合物のような有価物として回収し、併せてサーマルリサイクルに際して装置トラブルを発生させない、工業規模で実施可能な方法を提供する。    【解決手段】  アルミニウム箔を備えた紙廃材を、アルミニウム溶解抽出剤と接触させて、上記紙廃材からアルミニウム成分を抽出し、当該アルミニウム成分を有価物として分離回収する。アルミニウム溶解抽出剤としては、希塩酸、希硫酸、水酸化アルカリ水溶液などが考えられる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともアルミニウム箔を備えた紙廃材を、アルミニウム溶解抽出剤と接触させて、上記紙廃材からアルミニウム成分を抽出し、当該アルミニウム成分を有価物として分離回収することを特徴とする紙廃材の処理方法。
【請求項２】
上記アルミニウム溶解抽出剤が、希塩酸、希硫酸及び水酸化アルカリ水溶液の群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の紙廃材の処理方法。
【請求項３】
上記紙廃材が、アルミニウム箔とプラスチックフィルムを備えたパルパーかすであることを特徴とする請求項１に記載の紙廃材の処理方法。
【請求項４】
上記紙廃材を最大５０ｍｍ以下の寸法に切断した後に抽出剤と接触させることを特徴とする請求項１に記載の紙廃材の処理方法。
【請求項５】
接触させる抽出剤の温度を４０℃以下にすることを特徴とする請求項１に記載の紙廃材の処理方法。
【請求項６】
上記アルミニウム溶解抽出剤として水酸化アルカリ水溶液を用い、アルミニウム成分抽出後に冷却して水酸化アルミニウムを分離した後の水酸化アルカリ水溶液を、別のアルミニウム箔を備えた紙廃材と繰り返し接触させることを特徴とする、請求項１に記載の紙廃材の処理方法。
【請求項７】
上記アルミニウム溶解抽出剤として、５〜１５重量％水酸化ナトリウム水溶液を用いることを特徴とする請求項１に記載の紙廃材の処理方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法によりアルミニウム成分を抽出分離した後の紙廃材を、紙廃材に対する重量比として５倍以上の水で洗浄し、しかる後に加圧ろ過することによって、当該洗浄後の紙廃材に含まれるアルミニウム成分を０．３％以下、塩素成分を２％以下とした上で焼却することを特徴とする紙廃材の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくともアルミニウム箔を備えた紙廃材、例えば紙、アルミニウム箔及びプラスチックフィルムを積層した紙パック廃材、あるいはこのような紙パック廃材から紙成分を取り出した後の所謂パルパーかすから、アルミニウム成分を、有価物、例えば紙の製造工程で有効利用可能なアルミニウム化合物や水処理用凝集剤として、分離回収する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
紙の製造工程において、食品等の使い捨て容器などとして使用された紙パック廃材から紙成分を抽出し、原料パルプとして利用することが工業的に行われている。一方、製紙工程における抄紙用副原料としてアルミニウム化合物を混合することも行われている。
【０００３】
原料パルプ抽出用の紙パック廃材は、主としてポリエチレン等のプラスチックフィルムを積層して耐水性能をもたせた紙を主材料とするものである。しかしながら、最近は、かかる容器に求められる機能が多様化しており、例えば酒パック容器として、プラスチックフィルムとアルミニウム箔を積層した紙製容器が広く普及してきている。
【０００４】
このため、原料パルプ抽出用の紙パック廃材としてアルミニウム箔を積層したものを対象とするニーズが増えてきている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
紙パック廃材から紙成分を抽出し、原料パルプとして再利用する場合、通常、パルパーと称する解砕装置を使用して紙成分を溶解して分離回収する。そして、紙成分を抽出した後の廃プラスチックフィルムは焼却され、エ場の熱源として廃熱ボイラ等の形でサーマルリサイクルされる。しかしながら、焼却されるプラスチックフィルムにアルミニウム成分が数％以上のオーダーで含まれる場合、焼却により副生する酸化アルミニウムのダストが熱回収用の熱交換器を閉塞させる等、トラブルの原因になっている。また、貴重な資源たるアルミニウムが全く利用されず廃棄されることになる。
【０００６】
以上のような点に鑑み、本発明の課題は、アルミニウム成分を含む紙廃材を有効にマテリアルリサイクルに供し、アルミニウム成分も、製紙原料として有効利用可能な化合物や、水処理用薬剤として有効利用できる化合物のような有価物として回収し、併せてサーマルリサイクルに際して装置トラブルを発生させない、工業規模で実施可能な方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題は、アルミニウム箔を備えた紙廃材を、アルミニウム溶解抽出剤と接触させて、上記紙廃材からアルミニウム成分を抽出し、当該アルミニウム成分を有価物として分離回収することにより、解決することができる。アルミニウム溶解抽出剤としては、希塩酸、希硫酸、水酸化アルカリ水溶液などが考えられる。
【０００８】
アルミニウム成分の抽出速度は、抽出剤にアルミニウム成分が溶解する速度である。様々な試験の結果、この速度を一定にするための要因が、以下のようなものであることが判明した；
（１）紙廃材と抽出剤が十分混合して、全てのアルミニウム積層プラスチックフィルム表面が抽出剤に均等に接触すること：
（２）アルミニウム箔とプラスチックフィルム積層面に抽出剤が浸透する速度を一定にすること、即ち、抽出剤に接触する全てのアルミニウム積層プラスチックフィルムが均等な寸法であること：
（３）紙廃材と接触させる抽出剤の温度を一定にすること。
【０００９】
本発明者らは、以上を満足するために、紙廃材を最大５０ｍｍ以下の寸法に切断した後に抽出剤と接触させることがきわめて有効なことを見出した。
また、何の前処理もしない（例えば上記パルパーによって紙を抽出した後の）パルパーかすはかさばっているため、切断して実装置の容積効率を高めることが好ましい。
【００１０】
また、紙廃材と接触させる抽出剤は、その温度が高いほどアルミニウム成分の抽出速度を速くできる。しかし、４０℃を超える温度で抽出を行うと、紙に含浸させてあるワックス成分等が流動化して、抽出されるべきアルミニウム化合物の純度を低下させる他、ろ過性が悪くなる等の実操業上の不都合を生じさせる。よって、４０℃以下の温度で抽出することが好適である。
【００１１】
また、紙廃材と接触させる水酸化アルカリ抽出剤として水酸化ナトリウム水溶液を使用する場合、その濃度を５〜１５重量％、好ましくは８〜１２重量％とすれば、溶解したアルミニウム成分がナトリウム成分を含まない水酸化アルミニウムとして沈降分離分離できる。１５重量％を超える濃度では、低温度よりも高温度でアルミニウムの溶解度が低下する領域となったり、水酸化アルミニウムとしてではなくアルミン酸ナトリウムとして沈降分離される領域が大きくなる。また、抽出剤としての水酸化ナトリウム濃度は、抽出後の紙廃材を洗浄する効率や液の粘性による装置股計上の安全率を考慮すると低いほうが好ましいが、５重量％を下回る場合、実用上の冷却下限温度０℃以下まで冷却しても水酸化アルミニウムを沈降分離することができなくなるといった問題がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
抽出剤として希塩酸を用いて抽出処理する場合の流れを図１に示す。処理プロセス設備においては液接触部の材質を耐腐食性のものを選定する必要がある。有価物として凝集剤を得るにあたって、その濃度の調整方法としては、濃縮又は希釈、あるいは多段抽出が考えられる。
【００１３】
この塩酸抽出による塩化アルミニウム合成の化学反応は以下の通りである。
【化１】
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【００１４】
抽出剤として希硫酸を用いて抽出処理する場合の流れを図２に示す。処理プロセス設備においては液接触部の材質を耐腐食性のものを選定する必要がある。循環させる酸を定期的にパージすることも考慮されなければならない。有価物として凝集剤を得るにあたって、その濃度の調整方法としては比重制御などが考えられる。
【００１５】
この硫酸抽出による硫酸アルミニウム合成の化学反応は以下の通りである。
【化２】
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【００１６】
抽出剤として水酸化ナトリウム水溶液を用いて抽出処理する場合の流れを図３に示す。処理プロセス設備において液接触部の材質は、上記酸抽出の場合と異なり、耐腐食性を考慮しなくともよく、ステンレスでもあってもよい。また洗浄にあたっても、上記酸抽出の場合と異なり、その負荷が小さく、場合によっては未洗浄で焼却することも可能である。循環させる水酸化ナトリウム水溶液を定期的にパージすることも考慮されなければならない。有価物として凝集剤を得るにあたって、その濃度の調整方法としては比重制御などが考えられる。
【００１７】
この水酸化アルカリ水溶液によるアルミニウム抽出の化学反応は以下の通りである。
【化３】
2005230721.tif 000005
【化４】
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【００１８】
いずれの溶解反応も、水素イオンと金属アルミニウムの局部電池反応が主反応であり、水素ガスの発生を伴う。
原料となるアルミニウム積層プラスチックフィルムはアルミニウム箔とプラスチックフィルムから成り、これらはよく密着しているため、アルミニウムの溶解、抽出が困難になることも想像された。しかしながら、水素ガスが積層面で発生して両者の剥離を助けることで、予想外に速やかに抽出が進むことが判明した。
【００１９】
抽出操作又は洗浄操作の実施態様としては、抽出剤又は洗浄水に切断した紙廃材を投入して攪拌する混合槽方式、循環する抽出剤を固定層としての紙廃材に接触させる方法等、既存の方法が適用可能である。
【００２０】
アルミニウム成分抽出後又は洗浄後の紙廃材をろ過する方法としては、紙廃材がかさばるため、加圧ろ過することが好ましい。
【実施例】
【００２１】
（例１）
各試料片の最大寸法が５ｃｍ以下になるように切断したアルミニウム積層プラスチックフィルムを含むパルパーかす２ｋｇに対して、１９．８重量％の塩酸２リットルを接触させ、アルミニウム箔を塩酸に溶解した。パルパーかすを、攪拌機を備えた槽に投入してスラリー状態にして約３時間攪拌した。槽内のパルパーかすを目視観察したところ、アルミニウム箔は完全に溶解していた。
【００２２】
上記の操作をした後、塩酸とパルパーかすを圧搾しながらろ過したところ、塩酸中のアルミニウム成分は６１ｇ／リットル、全塩素成分は２０１ｇ／リットルであった。
【００２３】
上記の、圧搾ろ過した後のパルパーかすを４０リットルの水で洗浄した後に再度圧搾ろ過したところ、パルパーかすに付着しているアルミニウム成分は０．０５％、塩素成分は０．５％であった。
【００２４】
（例２）
各試料片の最大寸法が５ｃｍ以下になるように切断したアルミニウム積層プラスチックフィルムを含むパルパーかす７００ｇに対して、９重量％の水酸化ナトリウム２リットルを接触させアルミニウム箔を水酸化ナトリウム水溶液に溶解した。パルパーかすを、攪拌機を備えた槽に投入してスラリー状態にして約４時間攪拌した。槽内のパルパーかすを目視観察したところアルミニウム箔は完全に溶解していた。
【００２５】
上記の操作をした後、水酸化ナトリウム水溶液とパルパーかすを圧搾しながらろ過したところ、水酸化ナトリウム水溶液中のアルミニウム成分は２２ｇ／リットル、ナトリウム成分は５２．７ｇ／リットルであった。
【００２６】
上記の操作で得た、アルミニウム溶解後の水酸化ナトリウム水溶液を８℃に冷却して水酸化アルミニウムを析出させてろ過したところ、ろ過後の水酸化ナトリウム水溶液中のアルミニウム成分は２１．３ｇ／リットル、ナトリウム成分は５３．７ｇ／リットルであった。これを再度、パルパーかす４５ｇと接触させてパルパーかす中のアルミニウム成分抽出に繰返し使用した。
【００２７】
上記の操作でろ別して得た水酸化アルミニウムは、希塩酸と接触させて溶解し、塩化アルミニウム水溶液にした。
【００２８】
上記の、圧搾ろ過をした後のパルパーかすを１５リットルの水で洗浄した後に再度圧搾ろ過したところ、パルパーかすに付着しているアルミニウム成分は０．０７％、塩素成分は検出されなかった。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】抽出剤として希塩酸を用いて抽出処理する場合のフロー図である。
【図２】抽出剤として希硫酸を用いて抽出処理する場合のフロー図である。
【図３】抽出剤として水酸化アルカリ水溶液を用いて処理する場合のフロー図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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